A 24 ans, elle a conservé sa voix fluette de petite fille et, sans doute marquée par les antécédents familiaux (son père est ingénieur du son), elle conçoit et façonne l'essentiel de sa musique à la maison, seule aux prises avec sa guitare, ses machines électroniques et un instrument central au bon fonctionnement de tous les autres : l'imaginaire, qu'elle a débordant et sans frontière.
C'est cette richesse d'influences diverses qui ressort à l'écoute de son premier opus éponyme, où elle puise des éléments contemporains qu'elle met en scène en chansons. Pour la démarche, conceptuellement parlant, on pensera évidemment à Björk – d'ailleurs, un de ses proches, l'Allemand Markus Dravs, a participé au mixage. Quant au timbre de voix, il évoquera çà et là la fragilité de Stina Nordenstam. Elle a été récompensée aux Victoires de la musique 2004 dans la catégorie album électro/groove. Et grâce à la BO qu'elle composa en 2005 pour La Marche de l'empereur le documentaire animalier de Jacquet, elle se fait connaître auprès du grand public. Son dernier album Végétal est récompenser dans la catégorie album électro/groove aux Victoires de la Musique 2007.
En 2009, Emilie Simon résente The big machine, un nouvel album moins électro que les précédents et pour lequel on n'hésite pas à la comparer à des pointures telles que Joni Mitchell ou Kate Bush. En 2011, contactée par les frères Foenkinos, Emilie compose la BO du film La Délicatesse.